[發(fā)明專利]一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片及其制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810932050.1
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN109301038A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葛永暉;郭炳磊;王群;呂蒙普;胡加輝;李鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/14;H01L33/32
• 代理公司: 北京三高永信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11138
• 代理人: 徐立

本發(fā)明公開了一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片及其制作方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。氮化鎵基發(fā)光二極管外延片包括襯底、電子提供層、有源層、電子阻擋層和空穴提供層，所述電子提供層、所述有源層、所述電子阻擋層和所述空穴提供層依次層疊在所述襯底上，所述電子阻擋層包括P型氮化鋁鎵層以及插入在所述P型氮化鋁鎵層中的至少一個N型氮化鎵層，所述P型氮化鋁鎵層的厚度大于所述電子阻擋層的厚度的1/2。本發(fā)明通過在P型氮化鋁鎵層中插入至少一個N型氮化鎵層形成電子阻擋層，N型氮化鎵層和P型氮化鋁鎵層之間形成良好的二維空穴氣，可以有效促進空穴遂穿，提高空穴的遷移率，有利于有源層中電子和空穴復(fù)合發(fā)光，最終提高LED的發(fā)光效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片及其制作方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡稱：LED)是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。LED因具有節(jié)能環(huán)保、可靠性高、使用壽命長等優(yōu)點而受到廣泛的關(guān)注，近年來在背景光源和顯示屏領(lǐng)域大放異彩，并且開始向民用照明市場進軍。由于民用照明側(cè)重于產(chǎn)品的省電節(jié)能和使用壽命，因此降低LED的串聯(lián)電阻和提高LED的抗靜電能力顯得尤為關(guān)鍵。

外延片是LED制備過程中的初級成品。現(xiàn)有的LED外延片包括襯底、N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層，N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層依次層疊在襯底上。P型半導(dǎo)體層用于提供進行復(fù)合發(fā)光的空穴，N型半導(dǎo)體層用于提供進行復(fù)合發(fā)光的電子，有源層用于進行電子和空穴的輻射復(fù)合發(fā)光，襯底用于為外延材料提供生長表面。

N型半導(dǎo)體提供的電子數(shù)量遠大于P型半導(dǎo)體層的空穴數(shù)量，加上電子的體積遠小于空穴的體積，導(dǎo)致注入有源層中的電子數(shù)量遠大于空穴數(shù)量。為了避免N型半導(dǎo)體層提供的電子遷移到P型半導(dǎo)體層中與空穴進行非輻射復(fù)合，通常會在有源層和P型半導(dǎo)體層之間設(shè)置電子阻擋層，可以阻擋電子從有源層躍遷到P型半導(dǎo)體層。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

電子阻擋層在阻擋電子從有源層躍遷到P型半導(dǎo)體層的同時，也會對P型半導(dǎo)體層提供的空穴注入有源層造成影響。而且空穴的體積比電子的體積大，空穴的移動比電子困難，因此空穴注入有源層比較困難，影響有源層中電子和空穴的復(fù)合發(fā)光，最終降低LED的發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片及其制作方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)空穴注入有源層比較困難，降低LED的發(fā)光效率的問題。所述技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明實施例提供了一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片，所述氮化鎵基發(fā)光二極管外延片包括襯底、電子提供層、有源層、電子阻擋層和空穴提供層，所述電子提供層、所述有源層、所述電子阻擋層和所述空穴提供層依次層疊在所述襯底上，所述電子阻擋層包括P型氮化鋁鎵層以及插入在所述P型氮化鋁鎵層中的至少一個N型氮化鎵層，所述P型氮化鋁鎵層的厚度大于所述電子阻擋層的厚度的1/2。

可選地，所述電子阻擋層中每個N型氮化鎵層的厚度為2nm～10nm。

優(yōu)選地，所述電子阻擋層中N型氮化鎵層的數(shù)量為2個～10個。

更優(yōu)選地，所述電子阻擋層的厚度為50nm～150nm。

可選地，所述電子阻擋層中每個N型氮化鎵層中N型摻雜劑的摻雜濃度與所述P型氮化鋁鎵層中P型摻雜劑的摻雜濃度相同。

優(yōu)選地，所述電子阻擋層中每個N型氮化鎵層中N型摻雜劑的摻雜濃度為10¹⁸cm^-3～10²⁰cm^-3，所述P型氮化鋁鎵層中P型摻雜劑的摻雜濃度為10¹⁸cm^-3～10²⁰cm^-3。